Putze/Mörtel

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Autor: Michael Auras

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Abstract

In vielen Fällen ist eine Salzreduktion mittels Kompressen oder Wasserbad nicht möglich oder nicht ökonomisch. In solchen Fällen bietet sich an, mit geeigneten Mörtel- und Putzsystemen auf Salzbelastungen zu reagieren. Basierend auf den Ergebnissen der Voruntersuchungen ist das Maßnahmenkonzept zu entwickeln. Bei der Auswahl von Putzen und Mörteln gibt es mehrere Wirkprinzipien:

  • Salze und Feuchtigkeit unter dem Putz absperren,
  • Salz- oder Feuchtebelastung kaschieren,
  • Salze im Putz oder Mörtel speichern,
  • Salze und Feuchtigkeit bis an die Putzoberfläche durchlassen.


Durch die Wahl des Mörtelbindemittels, seiner Zuschlags- und Zusatzstoffe sowie durch den Einsatz chemischer Zusatzmittel lassen sich die Eigenschaften moderner Putze und Mörtel in weiten Bereichen einstellen, so dass sie die genannten Aufgaben erfüllen können. Dichte Zementmörtel und wasserabweisend eingestellte Kalkzementmörtel wirken in erster Linie sperrend (Sperrputz). Ist der Nachschub an Feuchtigkeit in die betroffene Wand nicht durch Begleitmaßnahmen wirksam abgestellt oder zumindest stark reduziert, so kommt es häufig zum Feuchtestau hinter Putzen von geringem kapillarem Saugvermögen. Dies kann zum Abplatzen des Putzes oder zur Umleitung von Feuchte und Salzen in andere, bislang unbelastete Mauerwerksbereiche führen, woraus wiederum neue Schäden resultieren können. Ist der Putz aber kapillar saugfähig (Kalkputz, Gipsputz oder Kalkzementputz ohne wasserhemmende oder wasserabweisende Zusatzmittel), so werden mit der Feuchte Salze in den Putz eingetragen und in dessen Porenraum bzw. an dessen Oberfläche angereichert. Der Kristallisationsdruck der Salze kann zur Zerstörung des Putzgefüges führen. Das Einwandern von Salzlösungen in den Putz kann ausgenutzt werden, um wertvolle Oberflächen zu schützen (Opferputz) oder um Salz aus dem Mauerwerk zu entziehen (Kompressenputz). Wichtig ist also zunächst die Grundsatzentscheidung:

  • Soll ein Putz- und Mörtelsystem in erster Linie für eine gewisse Zeit eine möglichst schadensfreie Wandoberfläche herstellen, oder
  • Sollen Putz und Mörtel in erster Linie die Salzbelastung des Mauerwerks mindern und wird dafür eine ästhetische Beeinträchtigung und eine verminderte Standzeit in Kauf genommen.


Im Folgenden werden die prinzipiell zur Verfügung stehenden Möglichkeiten aufgezeigt.


Sanierputz

Sanierputze für feuchte und salzhaltige Untergründe sind Werktrockenmörtel mit hoher Porosität, Salzaufnahmevermögen, Wasserdampfdurchlässigkeit und auch Wärmedämmfähigkeit. Sie bewirken insbesondere:

  • die Verlagerung der Verdunstungsebene für die im Mauerwerk befindliche Feuchtigkeit von der Oberfläche in die Putzschicht hinein.
  • Aufnahme der im Mauerwerk in gelöster Form vorliegenden Salze im Laufe der Zeit in den Putzkörper ohne dessen Zerstörung durch Auskristallisation.

Die erforderlichen Eigenschaften von Sanierputzen sind im WTA-Merkblatt 2-9-04/D[1][2] festgelegt.

Sanierputzhydrophobe, mit speziellen Luftporenbildnern versehene, Kalk-Zement-Putze / Sanierputzsystem nach WTA

Für die Anwendung in „entsalzender" Funktion sind die Sanierputze nach WTA nur bedingt geeignet. In erster Linie zielen sie darauf ab, eine schadensfreie Wandoberfläche herzustellen, gleichzeitig sollen sie aber einen Teil der Salze in ihr Porengefüge einlagern. Ist das Porengefüge mit Salz gefüllt, so schlagen Salzausblühungen auf die Putzoberfläche durch und der Putz sollte ersetzt werden.

Bei mittleren bis hohen Salzbelastungen des Untergrundes ist die Anwendung eines mehrlagigen Sanierputzsystems, bestehend aus einem Porengrundputz zur Salzeinlagerung und dem eigentlichen, hydrophob ausgestatteten Sanierputzhydrophobe, mit speziellen Luftporenbildnern versehene, Kalk-Zement-Putze als Deckputz zu empfehlen. je nach Untergrund kann beispielsweise bei sehr dichten Mauersteinen und geringem Fugenanteil ein punktuell bis maximal halbdeckend aufzutragender Vorspritz sinnvoll sein, um die Haftung des Putzes am Untergrund zu verbessern.

Die im WTA-Merkblatt definierten Versalzungsgrade von Nitraten, Chloriden und Sulfaten sind in Tabelle 3 angegeben.


Tabelle 1: Bewertung der Salzbelastung nach WTA-Merkblatt 2-9-04/D. Angaben in M.-%.
Belastungsstufe Chloride Nitrate Sulfate
Geringe Belastung < 0,2 < 0,1 < 0,5
Mittlere Belastung 0,2 bis 0,5 0,1 bis 0,3 0,5 - 1,5
Hohe Belastung > 0,5 > 0,3 > 1,5

Über die Angaben des WTA-Merkblatts hinaus wird empfohlen, insbesondere bei der Bewertung von Sulfatbelastungen zu differenzieren, welche KationenKationen sind positiv geladene Ionen. vorliegen. Liegt Gips als relativ schwerlösliches Salz vor, so ist die Belastung möglicherweise herabzustufen. Natrium- oder Magnesiumsulfate besitzen hingegen ein deutlich höheres Schädigungspotential, es kann daher ein Erhöhen der Belastungsstufe notwendig werden. Zusätzlich sollte die Resistenz des Untergrundes gegenüber Salzkristallisation mit in die Bewertung einbezogen werden.
Tabelle 2: Anforderungen an Grund- und Sanierputze nach WTA-Merkblatt 2-9-04/D
Anforderung Grundputz Sanierputzhydrophobe, mit speziellen Luftporenbildnern versehene, Kalk-Zement-Putze
Frischmörtelkonsistenz (Ausbreitmaß) 170 ± 5 mm 170 ± 5 mm
Luftporengehalt des Frischmörtels > 20 Vol.-% > 25 Vol.-%
Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl µ < 18 µ < 12
Wassereindringtiefe nach 24 Stunden > 5 mm < 5 mm
Kapillare Wasseraufnahme W24 > 1,0 kg/m² W24 > 0,3 kg/m²
Porosität des Festmörtels > 45 Vol.-% > 40 Vol.-%
RohdichteDichte eines porösen Festkörpers, basierend auf dem Volumen einschließlich der Porenräume. Festmörtel < 1.400 kg/m³
DruckfestigkeitDruckfestigkeit nennt man die Widerstandsfähigkeit eines Werkstoffs bei der Einwirkung von Druckkräften. Höhere Druckkräfte zerstören den Werkstoff. nach 28 Tagen > ßD Sanierputzhydrophobe, mit speziellen Luftporenbildnern versehene, Kalk-Zement-Putze < 1,5 bis 5,0 N/mm²
Biegezugfestigkeit nach 28 Tagen < deklarierter Bereich
Druck-/Biegezugfestigkeit nach 28 Tagen < 3

Sanierputze nach WTA haben sich vielfach bewährt. Sie schränken jedoch die Trocknung des Mauerwerks ein, weshalb Maßnahmen zur Reduktion des Feuchtenachschubs unerlässlich sind. Probleme mit Sanierputzen können vor allem auftreten, wenn unverputze Teilflächen aus saugfähigen Materialien neben Teilflächen mit Sanierputzhydrophobe, mit speziellen Luftporenbildnern versehene, Kalk-Zement-Putze stehen und der Feuchtenachschub aus dem Untergrund nur unvollständig unterbunden werden konnte. In diesen Fällen kann der Feuchtenachschub in zuvor unbelastete oder nur gering belastete Wandabschnitte umgeleitet werden. Dort kann es nachfolgend zur Entstehung neuer Feuchte- und Salzschäden kommen.

Opferputz

Opferputze sollen Belastungen gefährdeter Oberflächen verringern, indem sie die jeweiligen Schadensprozesse in den Putz verlagern. Dabei wird in Kauf genommen, dass der Putz Schaden nehmen kann und sich opfert.

Das WTA-Merkblatt 2-10-06/D [1][3] definiert Opferputze als Putz mit zeitlich begrenzter Standzeit und dem Ziel einer Sanierwirkung oder Schutzfunktion. Das Merkblatt unterscheidet je nach Art der Schadensursachen und nach den Wirkprinzipien verschiedene Arten von Opferputzen. Für die verschiedenen Opferputzarten werden unterschiedliche Anfordungsprofile definiert. Als Opferputz für salzbelastetes Mauerwerk empfiehlt das WTA-Merkblatt einen so genannten Kompressenputz.

Die gelegentlich als Opferputz eingesetzten Luftkalkputze hingegen sind für salzbelastetes Mauerwerk nur bedingt geeignet.Die Festigkeitsentwicklung ist bei hohen Feuchteangeboten aus dem Untergrund unvollständig oder zumindest stark verzögert. Luftkalkputze besitzen aufgrund ihrer geringen Festigkeit nur eine geringe Resistenz gegenüber den auskristallisierenden Salzen, weshalb sich meist sehr schnell Schäden zeigen. Die hohe kapillare Saugfähigkeit von Kalkputzen befördert den Salztransport an die Oberfläche, wo die Feuchtigkeit verdunstet und die Salze auskristallisieren. Liegen hohe Feuchte- und Salzbelastungen vor, so kann die schnelle Salzanreicherung in Kombination mit mäßiger Porosität (ca. 30 Vol.-%) zu frühzeitigem Porenverschluss an der Putzoberfläche führen. Die dadurch bewirkte Erniedrigung des effektiven Feuchtedurchganges kann eine TrocknungsblockadeErhöhung des Wasserdampf-Diffusionswiderstandes bei Mauerwerk (z.B. verursacht durch hygroskopische Salze an der Oberfläche) [Kuenzel:1991]Titel: TrocknungsblockadeErhöhung des Wasserdampf-Diffusionswiderstandes bei Mauerwerk (z.B. verursacht durch hygroskopische Salze an der Oberfläche) durch Mauerversalzung
Autor / Verfasser: Künzel, Herbert
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bedingen, mit nachfolgenden Schäden durch den Anstieg des Feuchteniveaus im Mauerwerk. Bei mäßigem Feuchtenachschub können Kalkputze jedoch in erheblichem Maße zum Entzug von Salzen aus dem Mauerwerk beitragen. Auras [Auras:2008]Titel: Poultices and mortars for salt contaminated masonry and stone objects
Autor / Verfasser: Auras, Michael
Link zu Google Scholar
berichtet von Salzausträgen zwischen 80 und 800 g Salz pro Quadratmeter Putzfläche bei Anwendung eines Putzes auf Basis natürlich hydraulischen Kalkes innerhalb weniger Monate.


Kompressenputz

Der Kompressenputz soll wie andere Opferputze die Zone der durch Salze verursachten Schädigung, d.h. den Ort der Salzkristallisation, von dem zu erhaltenden Substrat in den Putz verlagern. Er soll eine hohe Salzeinlagerung ermöglichen und dadurch dem zu schützenden Untergrund einen Teil der Salzlast entziehen. Es handelt sich um ein hochporöses, zementgebundenes Material ohne hydrophobe Ausrüstung. Die kapillare Saugfähigkeit des Kompressenputzes ermöglicht den Feuchte- und Salztransport durch den Putz bis an dessen Oberfläche, wodurch die Trocknungsrate erhöht und die Gefahr eines Feuchtestaus hinter dem Putz reduziert wird. Die Gesamtporosität von bis zu 60 Vol.-% bewirkt einen niedrigen WasserdampfdiffusionswiderstandGibt an, wie stark ein Baustoff die Diffusion (Ausbreitung) von Wasserdampf behindert., wodurch die Trocknung zusätzlich begünstigt wird. Trotz einer auf niedrig festes Mauerwerk abgestimmten Festigkeit besitzt der Kompressenputz wegen seiner hydraulischen Bindung eine hohe Resistenz gegenüber auskristallisierenden Salzen. Lange Standzeiten sind dann auch bei einer hohen Salzbelastung des Untergrundes zu erreichen. Der Kompressenputz zeichnet sich durch eine hohe Effektivität in Bezug auf die Entsalzungsleistung aus. Die Standzeit bis zur Putzschädigung ist in der Regel deutlich länger als bei Luftkalkputzen, aber niedriger als bei einem Sanierputzsystem. Optische Beeinträchtigungen durch Feuchteflecken und Salzausblühungen können schon bald auftreten.


Tabelle 3: Anforderungen an die Festmörteleigenschaften eines Kompressenputzes nach WTA-Merkblatt 2-10-06/D
Porosität > 60 Vol.-%
RohdichteDichte eines porösen Festkörpers, basierend auf dem Volumen einschließlich der Porenräume. > 1,0 kg/cm³
Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl µ < 10
Kapillare Wasseraufnahme w > 1,0 kg/m²h½
DruckfestigkeitDruckfestigkeit nennt man die Widerstandsfähigkeit eines Werkstoffs bei der Einwirkung von Druckkräften. Höhere Druckkräfte zerstören den Werkstoff. ßD < 5,0 N/mm²
HaftzugfestigkeitKennwert für die Adhäsion oder Haftung von Schichten und wird meist durch Abreißversuche ermittelt. ßHZ < Untergrund
ElastizitätsmodulDer E-Modul ist ein Materialkennwert und beschreibt den Zusammenhang zwischen Spannung und Dehnung bei der Verformung eines festen Körpers bei linear elastischem Verhalten. E < Untergrund
Trocknung < 1 kg/m²d

Schlämmen

Musterfläche für eine Schlämme an der Ev. Reformierten Kirche in Eilsum
Dünnschichtige Schlämmen sind generell wenig geeignet als Oberflächenbeschichtung auf salzbelastetem Mauerwerk, da sie aufgrund ihrer geringen Schichtdicke nur eine geringe Schutzwirkung entfalten können. Poröse Schlämmmaterialien besitzen nur eine geringe Salzspeicherkapazität. Bei kapillar saugfähigen Schlämmen schlagen Salze schnell an die Oberfläche durch, bei hydrophoben Schlämmen besteht eine hohe Gefahr der Beschädigung durch Salzkristallisation zwischen Substrat und Schlämme. Bewährt haben sich dünnlagige Kalkschlämmen zum Schutz wertvoller Oberflächen als kleinflächig aufgebrachte Trennschicht zwischen salzbelasteter Originaloberfläche und neu aufzubringendem Putz.


Fugmörtel

Ist ein dauerhafter oder temporärer Verputz der salzbelasteten Wand nicht möglich, so können die Fugmörtel analog zu den genannten Putzkonzepten eingestellt werden. Dabei sind insbesondere die unterschiedlichen Saugfähigkeiten von Mauerstein, Mauermörtel und Fugmörtel zu beachten. Liegt ein stark saugfähiger Mauermörtel, wie z.B. ein historischer Kalkmörtel vor, so kann davon ausgegangen werden, dass der Feuchte- und Salztransport i.W. über den Mauermörtel erfolgt. Wird die Fuge nun mit einem wenig saugfähigen Fugmörtel geschlossen, so wird der Feuchtetransport an die Oberfläche stark eingeschränkt. Bei gering saugfähigem Mauerstein kann dies zum Ansteigen der Feuchtebelastung im Mauerwerk führen. Bei stark saugfähigem Mauerstein hingegen wird der Feuchte- und Salztransport in den Mauerstein umgeleitet, was eine Umlagerung der Salzbelastung vom Mauermörtel in den Mauerstein und dessen nachfolgende Schädigung zur Folge haben kann.

Weblinks

  1. 1,01,1 http://www.wta.de/de/merkblaetter gesehen am 12.07.2010
  2. http://www.irbnet.de/daten/Inhaltsverzeichnisse/wta-m_93.pdf gesehen am 12.07.2010
  3. http://www.irbnet.de/daten/Inhaltsverzeichnisse/wta-m_107.pdf gesehen am 12.07.2010

Literatur

[Auras:2008]Auras, Michael (2008): Poultices and mortars for salt contaminated masonry and stone objects. In: Ottosen, Lisbeth M.; Rörig-Dalgaard, Inge; Larsen, Poul Klenz; Brajer, Isabelle; Bøllingtoft, Peder; Marciniak, Mette; Svane, Maja (Hrsg.): Salt Weathering on Buildings and Stone Sculptures, Technical University of Denmark, Lyngby, Denmark, 197-217.Link zu Google ScholarLink zum Volltext
[Kuenzel:1991]Künzel, Herbert (1991): TrocknungsblockadeErhöhung des Wasserdampf-Diffusionswiderstandes bei Mauerwerk (z.B. verursacht durch hygroskopische Salze an der Oberfläche) durch Mauerversalzung. Bautenschutz und Bausanierung, 14 (4), 63-66.Link zu Google Scholar